excitatory-inhibitory

Excitatory synapses

positive signals (via glutamate)

Inhibitory synapse

negative signals (via GABA)

Who/what decides when and where this inhibitory bouton occurs?

hypotheses: if we make the excitatory dendrite (red) too strong, the inhibitory axon (green) will react to that

1. via glutamate uncaging the excitation was made stronger: activating glutamate with a laser (by breaking the “cage” around the inactive glutamate)

2. With the 2-photon laser, you can do this very locally right in front of the spina (as if there was a presynaptic terminal releasing glutamate)

3. This was stimulated several times (an ltp-like stimulus)

4. The stimulated spine grows/we make them stronger (induce LTP at these spines) → locally more excitation than inhibition - ill the coordination be restored??

5. A clear bouton was formed; the inhibitory axon responded to the increase in excitation at the dendrites

Formation of a bouton

1. Een dendritische spine wordt sterk gestimuleerd (door glutamaat).

2. Hierdoor ontstaat LTP → de spine groeit en wordt sterker.

3. Door de calciuminstroom via NMDA-receptoren maakt de dendriet de endocannabinoïde 2-AG.

4. 2-AG diffundeert terug naar een nabijgelegen inhibitorisch axon (retrograde signaling).

5. Op dat axon zitten CB1-receptoren.

6. Activatie van CB1 zorgt ervoor dat het axon een nieuw inhibitorisch bouton vormt (een nieuwe remmende synaps).

experiment met de CB1-receptorblokkers

1. De CB1-receptoren op het inhibitorische (groene) axon werden geblokkeerd, waardoor het axon niet langer kon reageren op endocannabinoïden uit de dendriet.

2. De dendriet werd gestimuleerd → de spine groeide (LTP).

3. Er werden echter géén nieuwe inhibitorische boutons gevormd.

Conclusie: de vorming van nieuwe inhibitorische synapsen verloopt via de endocannabinoïde (2-AG)-CB1-signaalroute. Zonder CB1-receptoren kan het axon het retrograde signaal van de dendriet niet ontvangen

gating

bepalen welke informatie wel of niet wordt doorgelaten

• De extra inhibitie is niet bedoeld om leren tegen te houden, maar om de informatieverwerking selectiever te maken.

• -AG zorgt voor de vorming van een lokale inhibitorische synaps naast het actieve cluster.

• Die inhibitorische synaps remt alleen dat specifieke cluster en niet de hele neuron.

• Hierdoor kunnen neuromodulatoren en interneuronen afhankelijk van de gedragscontext bepaalde clusters aan- of uitzetten.

• 
  

norepinephrine

• NE is released when an animal is aroused or experiences some novelty

• NE (probably) enhances the contrast between new (novel) and familiar

• NE enhances dendritic excitability in pyramidal neurons (which enhances the plasticity → which is why you remember new experiences much more)

• NE triggers small depolarization in interneurons

• NE triggers PKA activity in the distal dendrites of interneurons and not so much in the soma → Does NE affect input summation or firing properties in interneurons??

We can also activate PKA activity with norepinephrine or with dopamine: do they also trigger bouton formation?

• Yes, if we activate the dopamine D1 receptor, we can trigger new inhibitory bouton formation

• 5 min of norepinephrine results in only a small PKA activity, with no significant bouton formation

• prolonged norepinephrine results in long and strong PKA activity and significant bouton formation ➢ so whether you’re happy (more dopamine) or stressed (more norepinephrine) modulates the plasticity of your inhibitory synapses